中枢神经系统的兴奋性突触传递

中枢神经系统的兴奋性突触传递 c鹭生理科学进展1994年第25卷第2期 旒咎 - 专题讲座? 中枢神经系统的兴奋性突触传递 望!中国科学院上海药物研究所新药研究国家重点实验室,上海 2oo031) 一 ,咎氨酸是中枢神经系统内主要 的兴奋性递质 (一)以依赖钙离子的方式释艘 (二)答氨酸的摄取——灭活机 制 (三)氨基酸的免疫组织化学研 究 (四)兴奋性氧基酸受体 二,中枢抻经系统奋性突触传递 目录 R弓 三,中枢神经系统若奋性突触传递 的调制——NMDA受体的调制 (一)Mg” (二)Zn (三)甘氨酸 (四)作用于苯环己哌啶(PCP) 结合部位的药物 (五)多胺类 四,结语 一 ,谷氨酸是中枢神经系统内主要的兴奋性递质 50年代初乙酰胆碱被确认为神经肌肉接头突触的神经递质后,一度认为中枢神经系统内 的化学传递很可能与外周相似.当时已证明乙酰胆碱在中枢神经系统内某些部位,如在脊髓运 动神经元轴突侧支和Renshaw细胞之间的突触充当兴奋性神经递质.另外还发现儿茶酚胺存 在于脑内.然而,电生理研究很快否定了这一点,证明中枢大部分兴奋性突触并非由乙酰胆碱, 去甲肾上腺素或S一羟色胺所介导.寻找新类型的兴奋性递质成为研究中枢神经系统的焦点. Curtis等(1960)发现,在中枢神经元附近微电泳酸性氨基酸,如谷氨酸, 门冬氨酸,磺基丙 氨酸等可引起重复发放,并使神经元去极化}但这类物质能兴奋所有的神经元,缺乏立体特异 性,加上当时尚未发现灭活机制终止其作用,因此认为这类物质属非特异性兴奋剂,不可能是 兴奋性突触的递质.1963年,Krnjevic等根据在猴臆内微电泳酸性氨基酸的工作,首先提出谷 氨酸很可能是中枢神经系统内的兴奋性神经递质,从而开创了研究兴奋性氨基酸的新篇章. 确定谷氨酸和门冬氨酸为中枢兴奋性递质的最大障碍在于这两种氨基酸是蛋白质代谢的 重要中间产物,区分它们在神经元内的代谢功能和递质功能极其困难.这个问题经过近3O年的 努力,特别是最近10年通过不同实验手段开始得以解决: 缩写字PCP:苯环已喊啶;NMDA;N一甲基一D门冬氨酸;QA:使君子酸;KA:海人藻酸;mGluR:代谢型各氨酸受 体ILTP:长时程增强效应 生理科学进展1994年第25卷第2髓 (一)以依赖钙离子的方式释放这是确定各氨酸,门冬氡酸充当神经递质的首要条件.7O 年代在整体动物上进行的大量研究证明,刺激中枢某些兴奋性传导 通路,如大脑皮层一纹状体 通路,小脑平行纤维通路,外侗f嗅束通路以及传人海马,或由海马传出的几条通路时,脑内灌流 液中答氯酸和门冬氨酸释放量增加:损毁这些通路则释放量明显减步,提示上述通路可能利用 兴奋性氮基酸为神经递质(Cotrnan等.I981).类似的研究在离体脑薄片上进行时.由于可以精 确控制脑组织内的离子环境,从而证明这种释放依赖于钙离子(Nadler等1976).突触体标本 (synaptosqme)是脑组织匀浆后重新封闭的游离神经末梢,含有丰富的突触囊泡,近来广泛应用 于递质释放的研究.Nieholls等”采用荧光平行测定法,同时测定大脑皮层突触体释放的各氨 酸以及突触体胞浆内游离钙的浓度,发现两者密切相关,为谷氯酸以依赖钙离子的方式释放提 供了最确凿的证据. (二)谷氨酸的摄取——灭活机制胶质细胞以及神经末稍的质膜上存在高亲和性摄取系 统,能迅速从突触间隙内摄取释放的谷氨酸.终止其作用,迎接新的神经冲动来临被摄入胶质 细胞的谷氨酸,经谷氨酰胺合成酶转化为谷氨酰胺;后者被输回神经末梢,脱氨后转变成谷氨 酸,这就是所谓的”谷氨酸一谷氨酰胺循环”符氯酸高亲和性摄取系统使胞外体液中谷氨酸含 量维持在tlsmol/L的水平}而神经末梢胞浆内含量则达到1Ommol/L水平;在突触囊泡膜上,存 在谷氨酸低亲和性摄取系统,起进一步浓缩作用.使突触囊泡内谷氨酸含量达1OOmmol/L.两 种不同的摄取系统的特性和功能有很大区别(表1). 囊泡膜上的低亲和性摄取系统专一表1高亲和性和低亲和性各氨酸摄取系统的比较 摄取谷氨酸,不摄取门冬氨酸门冬氨酸 的释放很可能是非囊泡性质的,即逆转 质膜上高亲和性摄取系统的功能,有人 因此对门冬氨酸的递质功能提出疑义. 某些病理状态下,如缺氧引起的胞外高 钾能逆转质膜上高亲和摄取系统的功 能,产生不依赖钙离子的非囊泡性谷氨 酸释放,这种病理性释放的谷氨酸会使 神经元避度兴奋,导致变性死亡——兴奋性毒性作用(excitotoxicfty). 质膜上高亲和性摄取系 统每摄入一个谷氨酸阴离子.同时摄入3个钠离子(或2个钠离子加一个质子),并泵出一个钾离 子.因此每摄入一个谷氨酸离子使胞内净增加一个正电荷,从而产生 内向电流.这个电流可以 用整细胞的技术来测量当这个摄取系统的功能被逆转时.则可测到一个外向电流,反映 谷氨酸的非囊袍性释放最近,三种高亲和性谷氨酸摄取系统的cDNA已被克隆并表达成功 (Storek等.1992~Plnes等,1992IKanai等.1992).从对应蛋白质的一级结构推测分别有6,8,10 个跨膜片段,其特性与具有12个跨膜片段的单胺类神经递质或Y一氨基丁酸(GABA)的摄取系 统显着不同,似属于另一个基囤家族(genefamily) (三)氨基酸的免疫组织化学研究StormMathisen等首创将谷氮酸或门冬氨酸通过戊二 醛和白蛋白交联以增强抗原性,产生了高选择性的抗体.用这种抗体在经戊二醛固定的脑组织 内测定的免疫反应性,反映脑组织内兴奋性氨基酸的含量.利用免疫组化技术.他们证明在海 马结构中谷氨酸的免疫反应性的分布与主要兴奋性突触通路一致.并显示在有钙离子的条件 I 生理科学进晨l9e年笫25卷弟2期 下,高钾溶液或藜芦碱引起的去极化可使神经末梢内各氨酸免疫反 应性消失(释放),而胶质细 胞则因摄取大量释放的谷氨酸而呈现强的谷氨酸免疫反应性.假如预先给予谷氨酰胺,由于各 氨酰胺在神经元内脱氨转化为谷氨酸,神经末梢内的谷氨酸免疫反应性可部分恢复..这些特 征不仅证明海马结构兴奋性神经末梢中的各氨酸行使神经递质的功能,还从形态学上显示了 神经元和胶质细胞之间的”谷氨酸一谷氨酰胺循环. (四)兴奋性氨基酸受体中枢神经系统突触后兴奋性氨基酸受体的分型以及选择性激动 剂,拮抗剂的发现对于确定各氨酸和门冬氨酸为中枢兴奋性递质起关键性作用,并有力地推动 了中枢神经系统兴奋性突触传递的研究.1981年,Watk|ns和Evans”首先根据高亲和性激动 剂,把奋性氨基酸受体分成三型,即N一甲基一D一门冬氨酸(NMDA)受体,使君子氨酸(QA)受 体及海人藻酸(KA)受体后两者经常合称为非NMDA受体.过去LO年内这项分类已被普遍采 纳并有所扩展:(1)发现一种新型受体——L—AP4受体;(2)发现使君子氨酸实际上激活两型受 体:一种是离子型受体(ionotropicreceptors),激活时直接开放阳离子通道;另一种是代谢型受 体(metabotropicreceptors),激活时促使磷脂酰肌醇(PIP2)水解,产生甘油二酯(DO)及三磷酸肌 醇(IP)这两个胞内第二信使.前者一度称为Qi受体,因发现AMPA是Qi受体的选择性激动 剂,现称为AMPA受体;后者曾称为Qp受体,由于trans—ACPD是Qp受体的选择性激动剂,故 又称ACPD受体,但近来多称为代谢型谷氨酸受体(mGluR)放射自显影研究发现,在大鼠脑 内这五型受体的分布大致平行,大脑皮层内密度最高.间脑和中脑等部位密度较低.应用分子 克隆技术,兴奋性氨基酸受体的蛋白质一级结构近年来正陆续被阐明,并在爪蟾卵母细胞或人 胚眙肾细胞中成功表达:包括5种对海人藻酸和AMPA都产生反应的亚基(GIuR],5),2种 仅对海人藻酸起反应的亚基(GIuR6和KA—1),1种NMDA受体亚基及5种代谢型谷氨酸受体亚 基(mGluR1,5).五型受体的代表性激动剂,拮抗剂及生理效应见表2. =,中枢神经系统的兴奋性表2哺乳类中枢神经系统兴奋性氨基酸受体分型 突触传递 现有的实验证据表明,药理 学鉴定的五型奋性氨基酸受体 中,直接参与中枢神经系统兴奋 性突触传递的主要是非NMDA (海人藻酸和AMPA)受体及NM DA受体它们激活时直接开放 阳离子通道,产生兴奋性突触后 壁体丹蛩NMDA海人藻酸竺苎三苎竺L—AP4AMPA(Qi)mOulR(O 口) 电位(EPSP),后者达到一定阈值时,则引起突触后神经元发放,整个时程仅数十毫秒,故称为 快信号传递(fast—signalling).在单通道记录中,三种离子型受体(NMDA受体.海人藻酸受体及 AMPA受体)呈现不同的电生理学特性.Stevens等应用培养的海马神经元进行”外面朝外”的 游离斑片膜电压钳位研究,发现谷氨酸诱发5种不同电导水平的单通道电流,NMD/k主要激活 大幅度单通道电流(40~50ps),使君子氨酸激活中等大小的单通道电流(]0,l5pS),而海人藻 酸则激活小于5pS的单通道电流但是后三种激动剂都同时激活少许不同电导水平的单通遭 电流,提示它们不是高选择性激动剂.使君子氨酸或海人藻酸激活的单通道电流平均开放时间 很短(0-5ms),而NMDA诱发的单通道电流呈现两种门控模式:一种 平均开放时间l,3ms;另 一 种则达l0,15ms,偶尔出现长达数百mg的爆发型单通道电流在培养的小脑浦肯野细胞进 生理科学进展j994年第25卷第2期 行类似的实验,Cull—Candy和Usowicz发现,谷氨酸,门冬氨酸,NMDA,使君子氨酸等都可诱 发5种不同电导水平的单通道电流,不同激动剂诱发的电流的主要电导水平不一样,而且在许 多单通道开放过程中出现不同电导水平之间的直接转变,不是回到关闭状态后再重新打开进 入另,种电导水平.作者因此认为,不同电导水平的单通遭电流代表了同一种离子通道开放的 不同亚态,这种离子通道可能同时与几型受体偶联.也可能仅与单一受体型偶联,主要的电导 水平取决于哪型受体被激活. 应用选择性离子型受体拮抗剂APV和CNQX(或DNQX),电生理学家已能”解剖”中枢神 经元兴奋性突触传递一个重要发现是.从各类中枢神经元记录的EPSP都具有两个成份:一 个是潜伏期短.迅速衰减的非NMDA成份.可被CNQX或DNQX选 择地阻断}另一个是潜伏期 长,衰减缓慢的NMDA成份,被APV选择地阻断这与上述不同馓动剂诱发的单通道电流的 特性基本相符.每个中枢神经元的树突上有数万个兴奋性突触.在胞体记录的EPSP是许多兴 奋性突触同时活动产生反应的总和.上述的EPSP的两种成份是如何产生的呢?一种可能性是 存在两类不同的兴奋性突触——NMDA受体介导的突触和非NMDA受体介导的突触,另一种 可能是两类受体共存于同一个突触内.Bekkers和Stevens在培养的海马神经元上,用电生理 学方法研究了这个目前用形态学研究技术不能解决的问题.他们加入河豚毒素阻滞培养的神 经元之间的突触传递,采用整细胞电压钳位技术测量自发性小突触电流,发现这种电流存在两 个成份,其中慢成份可被APV阻断,快成份可被CNQx阻断.这些小电流是单个谷氨酸量子随 机释放产生的,所以反映了单个兴奋性突触的自发性活动.他们推测,约70的突触同时具有 NMDA受体和非NMDA受体.20的突触仅有非NMDA受体.10的突触则仅有NMDA受 体.NMDA受体和非NMDA受体共存于同,个突触内.这种毗邻分 布保证了两类受体的协同 活动.对于产生和维持海马神经元突触传递长时程增强效应(1ong—t.ermpotentiation,LTP)极为 重要.众所周知,LTP是在细胞水平上学习记忆机理的模型(BUss和Lynch.1988). 由于缺乏选择性拮抗剂,代谢型谷氨酸受体在中枢兴奋性突触传递中的作用尚未阐明电 生理研究表明.用离子型受体阻断剂封闭NMDA受体和非NMDA受体后,代谢型谷氨酸受体 激动剂使海马CAI锥体细胞产生三种反应:(1)5,10mV的去极化反应;(2)抑制或完全阻断 慢超极化后电位;(3)减慢动作电位复极化”.这三种效应使锥体细胞的兴奋性提高,细胞的 放电频率因之增加.这些作用是阻断某些钾通道(I…I)引起的(Charpak等.1990).此外,激 活代谢型谷氨酸受体还可抑制钙电流(Lester和Jahr.1990).尽管生化实验证明AP3可抑制兴 奋性氨基酸引起的PI水解,但AP3不能拮抗上述这三种由代谢型各氯酸受体介导的突触后 作用,因此,AP3并不是代谢型谷氨酸受体的选择性拮抗剂(Hu和Storm.1992),AP3影响某种 生理效应(如LTP),不能简单地归结为阻断了代谢型谷氨酸受体.在 幼鼠海马薄片培养标本 上,用选择性拮抗剂APV和CNQX等阻断离子型受体后,突触刺激仍可诱发一种慢兴奋性突 触后电位,时程达6s,这是迄今发现的唯一由代谢型谷氨酸受体介导的尧触反应…,但未能在 成年动物脑薄片标本上证实.出于同样的原因,L—AP4受体在中枢兴奋性突触传递中的作用也 不清楚.在脊髓,海马齿状回,CA3区,外侧嗅皮层等部位,灌流L—AP4强有力地阻断兴奋性突 触传递,但不影响外源性兴奋性氨基酸的作用,因此L~AP4可能作用于突触前末梢的谷氨酸自 身受体(autoreceptors),通过抑制谷氨酸释放阻断兴奋性突触传递. 三,中枢神经系统兴奋性突触传递的调制 既然中枢神经元快信号传递是非NMDA和NMDA受体介导的,作用于这两类受体的物 I l 生理抖学进展l994年第25卷第2期 质必然会改变中枢神经元之间的突触传递,从而 对中枢神经系统的活动产生影响(附图).NMDA 受体和GABA受体很相似,除了选择性的受体 拮抗剂外,它的活动受许多内源性因子和药物的 调制.这些因子包括Mg”,Zn,甘氨酸,苯环己 哌啶和多胺等五类 (一)Mg1984年,Nowak等”应用整细 胞电压钳位技术和单通道记录方法,在培养的中 枢神经细胞发现生理浓度的Mg以电压依存的 方式阻滞与NMDA受体偶联的阳离子通道:在膜 电位较负时,NMDA受体通道的活动完全被Mg” 阻滞{膜电位变正时,Mg的阻滞作用明显减小 甚至完全消失.在单通道水平上,Mg”的阻滞作 用表现为单通道的开放时问明显缩短,串连在一 起呈爆发型,类似于局麻药阻滞N型胆碱能受体 通道.Mg阻滞作用的电压依存性提示Mg的作 用部位必然对膜电压的变化十分敏感,推测是位 于NMDA受体通道的内口附近,靠近胞浆侧.由 此可见,NMDA受体通道的激活必须同时具备激 动剂的结台和突触后膜去极化这两个条件,与 NMDA受体偶联的阳离子通道不同于迄今发现 的各种递质门控性离子通遭和电压门控性离子通 道,它同时受配体和膜电位的控制.Wigstrom和 Gustafsson(1988)因此认为,NMDA受体通道大分 子是学习记忆过程中联合性(assaciativity)的物质 基础:激动剂的结台决定输入的特异性,而突触后 膜去极化决定反应的协同性(cooperativity)最近, 黄丽燕等”报道游离的三叉神经元胞内注射蛋 NMDAreceptor … AP5 N . ! a . - .rj?4 PCP 七 广,,1lrAMPA_aI. .. 三三三jL__j lb? GJu]辫 .. 附图NMDA受体AMPA受体及代 谢型谷氨酸受体柏示意圉 每种受体都已标出相应的配体结合 部位,调制部位及信息传递逢径 自激酶C(PKC)能选择地增大NMDA诱发的内向电流.在单通道记录中PKC明显增加NMDA 受体通道的开放概率,不改变单通道电导.他们发现,PKC不改变NMDA受体和激动剂的亲和 力,但使受体通道对Mg”的亲和力减小3,d倍.因此,PKC的作用主要是减弱Mg对NMDA 受体通道的阻滞作用.已知在海马CA1区,NMDA受体通道的开放和PKC的激活是产生LTP 的两个必需条件”.黄丽燕等的工作证明了这两者之间的正反馈作用,这种作用可能对LTP 的诱导和维持有重要意义.Mg2调制NMDA受体活动的特性可对中枢神经系统的兴奋性突触 传递产生显着影响,例如新皮层脑薄片神经元记录的EPSP在无g+溶液中呈现正常的电压 依存性:去极化时EPSP减小,逆转成超极化电位{在有Mg”溶液中,去极化时EPSP不减小, 反而增大,这是因为去极化解除了Mg对NMDA受体通道的阻滞作用,使NMDA成份不断增 大的缘故(Thomson等.1985).在生理条件下,这种反常的电压依存关 系起正反馈作用,增大 EPSP,促进突触后神经元发放}在病理状况下,则可导致癫痫样活动. 生理科学进展】994年第25卷第2期 (二)Zn”在新皮层或海马神经元,外液中加入Zn或cd”阻断NMDA受体的活动, Ic分别为13和481amol/L.与Mg”不同.这两种离子的阻滞作用对于膜电位基本不敏感,因此 其作用部位可能位于NMDA受体通道的胞外侧在单通道记录中,Zn一的阻滞作用表现为: (1)降低NMDA受体通道的开放概率;(2)缩短单通道的平均开放时间;(3)减小单通道电导; (4)微弱的Mg榉电压依存性阻滞等.zn”存在于兴奋性突触囊胞内,在向海马CA3区域投射 的苔藓纤维末梢内含量尤高,在突触活动时可随递质释放至突触间隙内.据推算,在强刺激时 胞外Zn”的浓度可达300~mol/L,能完全阻滞NMDA受体通道的活动.有趣的是,在表达兴奋 性氨基酸受体的爪蟾卵母细胞,低浓度Zn”对NMDA受体和非NMDA受体介导的反应的作 用恰相反:对前者起阻滞作用,对后者起增强作用(Rassendren等.1990).已知海马CA3区域 LTP的形成与NMDA受体无关,有人认为从苔藓纤维末梢释放的Zn可能在其中起关键性作 用. (三)甘氨酸Johnson和Ascher”在培养的皮层神经元进行整细胞记录时,发现NMDA 诱发的电流反应幅度随NMDA溶液的灌流速度而变化灌流越快,电流越小.他们认为培养的 皮层神经元可能释放出某种能增强NMDA反应的内源性物质,当灌流速度加快时这种物质被 冲洗掉,从而减小反应.基于上述设想,他们很快发现这种增强NMDA反应的物质是甘氨酸; D.丝氨酸和D丙氨酸也有类似作用.生理浓度甘氨酸增强NMDA受体介导的反应,对由非 NMDA受体介导的反应则无作用.而且甘氨酸的增强作用对士的宁不敏感,但可被犬尿烯酸 (kynurenate),7-氯犬尿烯酸,HA一966,环亮氨酸(cycloleucine)等化合物所拮抗在爪蟾卵母细 胞表达系统,没有甘氨酸则不能诱发NMDA受体介导的反应,因此有人认为甘氨酸在NMDA 受体激活过程中充当”辅助激动剂”(coagonist).在单通道记录中,甘氨酸明显增加NMDA受 体通道的开放概率,但不改变平均开放时间和单通道电流幅度.上述 作用提示甘氨酸在受体结 合和离子通道门控之间的不同状态的转变中起调节作用.Mayer等(1989)采用了一种快速灌 流系统研究NMDA受体通道门控的变化,发现甘氨酸(D.1,1.0f-tmol/L)明显缩短NMDA受体 通道从脱敏状态中恢复的时间常数.在单通道记录中,这一作用表现为NMDA受体通道的开 放概率增加;在整细胞记录中,则表现为NMDA诱发的电流反应明显增大.甘氨酸的增强作用 在l~mol/L时已达到饱和,接近于脑脊液中甘氨酸的正常水平,因此在整体动物实验中很难观 察到甘氨酸的增强作用及其对中枢兴奋性突触传递的影响.然而在新皮层脑薄片中,Thomson 等(1989)发现,微电泳甘氨酸确能明显增大突触刺激诱发的EPSP.汪萌芽等(1989)在海马脑 薄片灌流高浓度(0.1,O.5retool/L)甘氨酸也得到类似结果. (四)作用于苯环已哌啶(PCP)结合部位的药物多种化学结构差别很大的药物,包括解 离麻醉药PCP,氯胺酮,抗抑郁药去甲丙咪嗪,抗惊厥药MK一801,o一阿片剂SKF10047,右吗喃 等都能以非竞争方式抑制NMDA受体通道的活动,其中MK一801是迄今发现的作用强度和选 择性最高的化合物(体外实验中亲和常数为1,10nmol/L).这些药物的拮抗作用有两个重要特 点:第一个特点是”应用依存性”(uSe.dependence)或者激动剂依存性,即只有在不断的突触刺激 或者外加激动剂的条件下,这些药物才表现出拮抗作用;同样,解除这些药物的抑制也必须在 NMDA受体激活的条件下才能实现.由此推测,这些药物的作用部位必然位于与NMDA受体 偶联的阳离子通道的内部,当受体被激活,离子通道开放时,拮抗荆分子才能到达或者离开其 作用部位.这个特点不仅在电药理研究中被证实,在受体结合试验中也得到了相似的结果.倒 如从膜制备中除去谷氨酸会抑制标记的PCP衍生物的结合,加入谷氨酸则可使结合恢复.第 生理科学进展1994年第25卷第2期 二个特点是电压依存性,PCP和氨胺酮在膜电位较负时才有拮抗作用,膜电位变正时,拮抗作 用明显削弱,并促使NMDA受体恢复正常功能.因此PCP的作用部位必定位于膜电场内,即离 子通道的内部.那么,PCP和Mg”是否作用于NMDA受体通道内部的同一部位呢?由于 Mg的阻滞作用不依赖于激动剂的存在,合用氯胺酮和Mg时对NMDA受体的阻滞作用相 加,说明两种阻滞剂作用在不同的部位上:Mg的作用部位靠近胞浆侧的内口PCP作用部位 在通道深部.在单通道记录中,低浓度PCP(2pmol/L)主要减小NMDA受体通道的开放频率, 高浓度(2tool/L)则显着缩短平均开放时间.尽管甘氨酸能增加NMDA受体通道的开放频 率,甘氨酸和PCP合用并不能对抗PCP的阻滞作用,说明这两种物质的作用部位和机制也不 一 样.Thomson等(1985)分析了这类药物对大脑皮层兴奋性突触传递的影响,发现在无Mg 条件下,新皮层脑薄片神经元受重复性突触刺激时,产生一个由NMDA受体介导的平台状慢 去极化电位,微电泳氯胺酮则可完全阻断这个电位.PCP,氯胺酮以及一阿片剂等在临床应用 时产生拟精神病作用,有滥用倾向.产生这种行为效应的剂量低于麻醉剂量,但接近于阻滞 NMDA受体需要的剂量,提示这是阻滞NMDA受体的结果 (五)多胺类已知的五类调制NMDA受体活动的园子或药物中,唯独多胺类化合物的调 制作用是应用生化药理的技术发现的.在受体结合试验中,精胺和亚精胺显着增强[3H]MK一 801和NMDA受俸的结合,而腐胺,1,8辛二胺,二亚乙基三胺,胍丁胺1,4二胍丁烷等拮抗 精胺和亚精胺的增强作用.多胺类激动剂类似于甘氨酸,能增强各氨酸对NMDA受体的激活 作用;但是它们并不作用在NMDA受体上的甘氨酸或各氨酸结合部位,因为:(1)亚精胺和甘 氨酸或者各氨酸有相加作用}(2)亚精胺不能取代标记的竞争性拮抗剂或者甘氨酸与NMDA 受体的结合.多胺类化合物的作用部位可能在NMDA受体的胞浆侧”.尽管多胺类化合物的 调制作用已被电生理研究证实(Scott等.1993),其生理意义尚待进一步阐明 能影响非NMDA受体的药物甚少.在电生理和同位素离子流实验中,巴比妥类药显着减 弱非NMDA受体的活动,并呈现部分的电压依存性,由此推测巴比妥类可能阻断与非NMDA 受体偶联的离子通道但巴比妥类对NMDA受体的活动也有同等大小或稍弱的抑制作用一 种从穴峰提取的毒索philanthotoxin则对非NMDA受体有高度选择性,在脑干神经元微电泳这 种毒素能选择地抑制使君子氨酸,海人藻酸诱发的放电,对NMDA诱发的放电无影响(Jones 等.1990).阿尼西坦(aniracetam)是一种促智药物,在整体动物实验中有提高意识,增进学习记 忆作用.最近发现,此药能增强大鼠海马神经元的兴奋性突触传递,在整细胞记录中表现为增 大兴奋性突触后电流(EPSC),在单通道记录中则明显延长通道的开放时间,不影响单通道电 导进一步分析发现主要是延缓非NMDA受体通道的失活过程(Tang等,1991).另有两个实验 室同时报道了cAMP依存性蛋白激酶(PKA)增大海马神经元由海人藻酸或谷氨酸诱发的内向 电流”““;在单通道水平上PKA增加非NMDA受体通道的开放频率,延长平均开放时间. 因此非NMDA受体的活动受胞内蛋白磷酸化的调节,这种调节作用很可能与LTP有密切关 系. 四,结语 Iversen”在1984年提出脑内快信号传递和慢信号传递的概念快信号传递是受体激活时 直接开放与之偶联的离子通道,典型的递质为各氨酸和GABA;慢信号传递要通过胞内第二信 使,神经肽和单胺类主要起慢信号传递的作用.近年发现,慢信号传递 链包括受体G蛋白一效 应酶一胞内第二信使一离子通道.另外,G蛋白还可直接作用于离子 通道各氨酸在不久前还被 生理科学进腥l994年第25卷第2期 认为是典型的快兴奋性递质,现在看来,中枢神经系统谷氨酸的作用 方式越来越象乙酰胆碱和 GABA.通过不同型受体既起快递质作用.又起慢递质作用. 参考文献 lKrnjevicK,PhillisJW.font(IphoreticstudiesofllCharpakS.GahwilerBH.G lutamatemedlate~astow neuron~inthemmaLia九 cerebralcortex.JPlays-synapticresponseinhippocampalslicecultures.P眦 iol(Lond),l963.165:274,304.RSocLondB,199l,243:211,226. 2NichoilsD.AttwelInTreleaseanduptakeofex—I2NowakL.BregestovskiP,AscherP,etat.Magnes— citatoryaminoacids.TrendsPharmacolSei,1990tiumgatesglutamate-activ atedchannelsinmou$~een. 11|62,68tratiqeurolq~1.Nature(Lond).】984.307;462,465. 3CotmanCW.MonaghanDT-OttarsenOP?eta1.I3ChenL.HuangLYM.Prot einkinaseCreduc~Mg Anatomicalorganizationofexcitatoryaminoacidre—blockofNMDArecep torchannelsasamechanismof ceptorsandtheirpathwaysTrendsNeuroscl,l987,modulation.Nature(Lond).1992.356:52l,523. 10:273,280.1HuGY.HvalbyO,WalaasSI.eta1.Proteinkinase 4WatkinsJC,EvansRH.Excitatory~-fl_inoacidr.rans-cinjectionintohippocaml~tlpyramidaloellse]iattafe mitters.AnntlRevPharmacolToxieol,198】 t21|taresoflongtermpotentiation.Nature(Lond), 165,204.1987,328:426,429. 5MonaghanDT,BridgesRJ,CotmanCW.Theexclta-15JohnsonJW,AseherP.Glycine!~tentmte8theNM— torT~aminoacidreceptors:theirdass,pharma—DAresponseinculturedmo ubrainneuns.Nature cology,anddistinctpropertiesinthefun~ionofthe(Lond).1987.325:529, 53l centralnei~roussystem.AnnuRevPharmaco[Toxi一 16KempJA,FosterAC.WongEHF.Noncompetitive col,l989.29l365, 402.antagonistsofexcitatoryaminoacidreceptors.Trends 6GasicGP,HeinemannS.ReoeprorsCoupledtoionicNeurosei,l987.10t294,298. channels}theglutamatereeeptorfamily.CurrentOp-l7ReynoldsU.NovelNMDArecep【ormodulators: hnLonNeurobiol,1991.1:2O, 29.focusonpolyamine8.In:KozikowskiAP,Barrionue- 7JahrCE.StevensCF.GlutamateactivatesmuiriplevoG.eds.NeurobiologyoftheNMDAR~oepror: singlechanneleonductanc~~inhlppocampatneu.ron~.FromChemi~u’ytotheClinic.NewYork:VCHPub- Nature(Lond).1987.325:522,525.iishers.Inct1991_19,40 8Cull—CandySG,UsowiezMM.Multiple—conductancel8WangLY,Salta rMW,MacDonaldJF,eta1.Regata?’ channelsa~ivatedbyexcitatoryaminoacidsinredonofkatnatereceptorsbycAMP—dependentprotein el/atneurons.Nature(Lond),l987.325:525, kinaseandphosphata.Science,】舳1,253:l132 528.,1】35 9BekkersdM,StevenscF.NMDAand/]on—NMDAre一 19GreengardP,JenJ,NatrnAC,eta1.Enhancement ceptorsareco-localizedatindividualexcitatoryoftheglutamateresponsebycAMP—dependentprotein synapsesincu]turearathippocampus.Naturekinaseinhipi)ocampatnelLroi~.Sciencet1991,253: (Lond),1989,34l:230,233113,1138. 】 0HuGY.StormJP.Excitatoryaminoacidsacingon20IversenLL.AminoacidsandDeptides:fastands]ow metabotrepicglutamatereoeptorsbroadentheactionchemicalsignalsinthen~rvoussystem?ProcRS0c potentiatinhippoeampatneuronsBrainRes,109】,LoodB,1984,22l:2.15, 260. 56R:339,344.